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疊加交流電壓(紋波電壓)測(cè)試差異對(duì)比

ISO 16750-2:2023、GB/T 28046.2-2019(ISO 16750-2:2012)

VW 80000:2021、MBN LV124-1 2013

GB/T 45120-2024(ISO 21780:2020)、MBN LV148 2013

一、標(biāo)準(zhǔn)信息

標(biāo)準(zhǔn)名稱 發(fā)布機(jī)構(gòu)/適用范圍 核心應(yīng)用場(chǎng)景 發(fā)布年份
ISO 16750-2:2023 ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(道路車輛通用) 12V/24V系統(tǒng) 2023
GB/T 28046.2-2019 中國(guó)(采標(biāo)ISO 16750-2:2012) 12V/24V系統(tǒng) 2019
VW 80000:2021 大眾集團(tuán)(3.5噸以下機(jī)動(dòng)車輛) 12V系統(tǒng)/24V系統(tǒng) 2021
MBN LV124-1 2013 奔馳公司(3.5噸以下機(jī)動(dòng)車輛) 12V系統(tǒng)/24V系統(tǒng) 2013
MBN LV148 2013 奔馳公司(48V輕混系統(tǒng)) 48V電氣系統(tǒng) 2013
GB/T 45120-2024 中國(guó)(采標(biāo)ISO 21780:2020) 48V電氣系統(tǒng) 2024

二、測(cè)試參數(shù)

疊加交流電壓測(cè)試差異對(duì)比1:掃頻方式

標(biāo)準(zhǔn)號(hào) GB/T 28046.2-2019 VW 80000:2021 MBN LV124-1 2013 MBN LV148 2013
測(cè)試項(xiàng) 4.4 疊加交流電壓 5.4.8 E-06 Ripple voltage 6.6 E-06 Supermposed alternating voltage 3.6 E48-05 Superimposed AC voltage
工作模式 未明確規(guī)定

Drivingmax

最大負(fù)載模式

Operating mode II.c

最大負(fù)載模式

Operating mode II.c

最大負(fù)載模式

測(cè)試電壓

12V系統(tǒng):USmax=16V

24V系統(tǒng):USmax=32V

Vopmax=16V/9.8V/9V/6V UBmax=16V

V48min,unlimited=36V

V48max,unlimited=52V

頻率范圍 50Hz~25kHz

case1~3:15Hz~30kHz

case4:30kHz~200kHz

15Hz~30kHz

case1:15Hz~30kHz

case2:30kHz~200kHz

掃頻方式 三角形,對(duì)數(shù) 三角形,對(duì)數(shù) 三角形,對(duì)數(shù) 三角形,對(duì)數(shù)
循環(huán)次數(shù) 5 15 15 15
DUT數(shù)量 未明確規(guī)定 ≥6 ≥6 6

測(cè)試用例

(低頻)

頻率范圍 50Hz~25kHz 15Hz~30kHz 15Hz~30kHz 15Hz~30kHz
Vpp

12V系統(tǒng):1Vpp/4Vpp/2Vpp

24V系統(tǒng):1Vpp/4Vpp/10Vpp

case1:2Vpp
case2:3Vpp
case3:6Vpp
case1:2Vpp
case2:3Vpp
case3:6Vpp

6Vpp

掃頻時(shí)間 2min 2min 2min 2min

測(cè)試用例

(高頻)

頻率范圍 / 30kHz~200kHz / 30kHz~200kHz
Vpp / 1Vpp /

2Vpp

掃頻時(shí)間 / 10min / 2min
其他 /

Ri≤100mΩ

Ri≤100mΩ Ri=60mΩ

 

疊加交流電壓測(cè)試差異對(duì)比2:步進(jìn)注入

標(biāo)準(zhǔn)號(hào) ISO 16750-2:2023 GB/T 45120-2024(ISO 21780:2020)

測(cè)試項(xiàng)

4.4 Superimposed alternating voltage 試驗(yàn)-09:電壓紋波
U0

U0= USmax - Upp/2

U0= USmin + Upp/2

31V≤U0≤54V
試驗(yàn)組合 /

f1:U0=35V和50V

f2:U0=34V和51V

f3:U0=32V和53V

頻率范圍

f1: 10Hz-30kHz

f2: 30kHz-200kHz

f1:10Hz-1kHz

f2:1kHz-30kHz

f3:30kHz-200kHz

頻率步長(zhǎng) 對(duì)數(shù)步長(zhǎng)2% 對(duì)數(shù)步長(zhǎng)2%
限值Upp/Ipp

f1: Severity level 1,

                  6V±0.2V/15A(12V系統(tǒng))

                  10V±0.2V/15A(24V系統(tǒng))

f1: Severity level 2,3V ± 0.2V/15A

f1: Severity level 3,2V ± 0.1V/15A

f2: Severity level 4,1V ± 0.1V/10A

f1:8V±0.16V/80A

f2:6V±0.12V/15A

f3:2V±0.04V/10A

循環(huán)次數(shù) 每個(gè)試驗(yàn)組合1個(gè)測(cè)試序列

每個(gè)試驗(yàn)組合1次

參考試驗(yàn)
工作模式 3.3(最小負(fù)載運(yùn)行模式) 2.3(最小負(fù)載運(yùn)行模式)
試驗(yàn)方法

1. 電源在U0上疊加交流電壓紋波UR,UR逐漸增加,直至達(dá)到DUT最大電壓紋波Upp或最大電流限值Ipp

2. 記錄每個(gè)頻率步長(zhǎng)確定的電源電壓紋波UR

1. 電源在U0上疊加交流電壓紋波UR,UR逐漸增加,直至達(dá)到DUT最大電壓紋波Upp或最大電流限值Ipp

2. 記錄每個(gè)頻率步長(zhǎng)確定的電源電壓紋波UR

電壓紋波試驗(yàn)(注入測(cè)試)
工作模式 3.2(典型運(yùn)行模式) 2.2(典型運(yùn)行模式)
注入方式 步進(jìn)模式,頻率步進(jìn)為對(duì)數(shù)2%步進(jìn) 步進(jìn)模式,頻率步進(jìn)為對(duì)數(shù)2%步進(jìn)
測(cè)試時(shí)間 駐留時(shí)間≥2s 駐留時(shí)間≥2s
阻抗測(cè)試 試驗(yàn)前后測(cè)量DUT阻抗 試驗(yàn)前后測(cè)量DUT阻抗
試驗(yàn)方法

1. 將參考試驗(yàn)中確定的每個(gè)頻率步長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的電壓紋波UR施加到DUT,每個(gè)頻點(diǎn)駐留時(shí)間≥2s

2. 即使超過(guò)電流限值Ipp,也不應(yīng)減小電壓紋波UR

1. 將參考試驗(yàn)中確定的每個(gè)頻率步長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的電壓紋波UR施加到DUT,每個(gè)頻點(diǎn)駐留時(shí)間≥2s

2. 即使超過(guò)電流限值Ipp,也不應(yīng)減小電壓紋波UR

要求

功能狀態(tài)A

試驗(yàn)前后DUT阻抗偏差不應(yīng)大于商定的容差

FC Ⅰ類別組件符合FS1功能狀態(tài)要求

FC Ⅱ、Ⅳ類別組件符合FS2功能狀態(tài)要求

FC Ⅲ類別組件符合FS3功能狀態(tài)要求

試驗(yàn)前后DUT阻抗偏差不應(yīng)大于定義的標(biāo)準(zhǔn)公差

三、關(guān)鍵點(diǎn)

1. 頻率覆蓋范圍

ISO 16750-2:2023、GB/T 45120-2024(ISO 21780:2020)和LV148將測(cè)試頻率擴(kuò)展至200kHz,覆蓋了新能源汽車的DC/DC轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生高頻紋波(通常在50kHz~200kHz之間)的場(chǎng)景,確保電子設(shè)備在新能源汽車環(huán)境下的可靠性; 交流發(fā)電機(jī)的紋波頻率通常為100Hz~10kHz,因發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化而略有波動(dòng),LV124和VW80000(case1-3)限于30kHz以下,主要針對(duì)傳統(tǒng)燃油車交流發(fā)電機(jī)紋波。

2. 限值劃分

采用分段限值,低頻段(10Hz-30kHz)主要模擬傳動(dòng)發(fā)電機(jī)或DC/DC轉(zhuǎn)換器的低頻紋波;高頻段(30kHz~200kHz)主要模擬新能源汽車DC/DC轉(zhuǎn)換器、OBC(車載充電機(jī))等設(shè)備的高頻開(kāi)關(guān)紋波,限值較為嚴(yán)格,降至1Vpp/2Vpp,避免對(duì)高頻通信設(shè)備干擾(高頻紋波易通過(guò)電源線傳導(dǎo)至通信設(shè)備,如CAN總線的信號(hào)頻率為500kHz~1MHz,導(dǎo)致誤碼或中斷)。

3. 測(cè)試嚴(yán)謹(jǐn)性

ISO 16750-2:2023、GB/T 45120-2024(ISO 21780:2020)新增參考測(cè)試(預(yù)掃描UR值),確保DUT端實(shí)際電壓達(dá)標(biāo),避免電源內(nèi)阻影響。

四、參考測(cè)試

1. 目的

"參考測(cè)試(預(yù)掃描UR值)"的設(shè)計(jì),旨在通過(guò)預(yù)測(cè)試確定準(zhǔn)確的電源端電壓設(shè)定值,解決實(shí)際測(cè)試中因等效內(nèi)阻(電源內(nèi)阻、線束阻抗、被測(cè)物輸入阻抗)等因素導(dǎo)致的"DUT端電壓衰減"問(wèn)題,確保DUT端實(shí)際紋波電壓(Upp)符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

2. 為什么新增參考測(cè)試

隨著新能源汽車的普及,車載電源系統(tǒng)(如DC/DC轉(zhuǎn)換器、電池管理系統(tǒng))的開(kāi)關(guān)頻率(從傳統(tǒng)的幾十kHz提升至幾百kHz甚至更高)和紋波噪聲(因功率器件高頻切換產(chǎn)生)顯著增加。傳統(tǒng)的"開(kāi)環(huán)注入"測(cè)試(如ISO 16750-2:2012版)因無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)DUT端電壓,易因等效內(nèi)阻等因素導(dǎo)致"電源端電壓達(dá)標(biāo)但DUT端電壓不足"的問(wèn)題,無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)估設(shè)備在實(shí)際工況下的性能。

針對(duì)這一問(wèn)題,將"疊加交流電壓測(cè)試"從"開(kāi)環(huán)"升級(jí)為"閉環(huán)",并要求先進(jìn)行參考測(cè)試(預(yù)掃描UR值),能夠比較準(zhǔn)確地標(biāo)定注入到DUT端的Vpp。

3. 測(cè)試如何運(yùn)作

在DUT的最小負(fù)載工況下,通過(guò)閉環(huán)監(jiān)測(cè)(使用示波器實(shí)時(shí)測(cè)量DUT端的紋波電壓Upp和電流Ipp),逐步增加電源端的紋波電壓UR(頻率步進(jìn)為2%對(duì)數(shù)步進(jìn),每個(gè)頻率點(diǎn)駐留≥2秒),直到DUT端達(dá)到目標(biāo)紋波電壓Upp或最大電流限值Ipp。 此步驟的目的是記錄各頻率點(diǎn)的"電源端UR值"與"DUT端Upp值"的對(duì)應(yīng)關(guān)系(因等效內(nèi)阻等因素可能會(huì)導(dǎo)致UR>Upp,如UR=Upp+Ipp×Ri)。

根據(jù)參考測(cè)試生成的"UR-Upp"模板,直接使用電源端的UR值進(jìn)行注入(無(wú)需再調(diào)整UR),確保DUT端的Upp符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

4. 為何能避免電源內(nèi)阻影響?

等效內(nèi)阻(Ri)是車載電源系統(tǒng)的固有特性(如電池內(nèi)阻、線纜電阻),會(huì)導(dǎo)致"電源端輸出的UR值"與"DUT端實(shí)際接收的Upp值"存在差異(ΔU=Ipp×Ri)。傳統(tǒng)開(kāi)環(huán)測(cè)試因無(wú)法監(jiān)測(cè)DUT端電壓,只能通過(guò)"提高電源端UR值"來(lái)補(bǔ)償內(nèi)阻影響,易導(dǎo)致"過(guò)注入"的情況(Upp超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)限值),損壞DUT。

參考測(cè)試(預(yù)掃描UR值)通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)DUT端電壓,建立了"電源端UR值"與"DUT端Upp值"的對(duì)應(yīng)關(guān)系,確保注入的UR值能夠滿足DUT端的Upp要求。這種"閉環(huán)控制"方式,注入測(cè)試時(shí)的電源設(shè)定值與參考測(cè)試相同,即認(rèn)為UR值相同,確保要求注入的紋波等級(jí)(如6Vpp)已達(dá)到。

五、測(cè)試系統(tǒng)

標(biāo)準(zhǔn)支持

  • ISO 16750-2:2023
  • VW 80000:2021
  • MBN LV124-1 2013
  • ISO 21780:2020
  • GB/T 45120-2024
  • MBN LV148 2013
  • ......

綠測(cè)科技PTS系列電性能測(cè)試系統(tǒng)由PTS系列電源系統(tǒng)、拋負(fù)載模塊(可選)、微中斷模塊(可選)等設(shè)備組成,是一款模塊化、高精度的專業(yè)測(cè)試平臺(tái),專為汽車零部件的電性能測(cè)試而設(shè)計(jì)。

高集成度設(shè)計(jì)

高集成度設(shè)計(jì)

軟硬件一體化

軟硬件一體化

多標(biāo)準(zhǔn)兼容

多標(biāo)準(zhǔn)兼容

易于擴(kuò)展

易于擴(kuò)展

測(cè)試系統(tǒng)

PTS系列電源系統(tǒng)

六、測(cè)試軟件

VectWorks電性能測(cè)試軟件是綠測(cè)科技基于GtestWorks自動(dòng)化測(cè)試平臺(tái)而開(kāi)發(fā)的一款軟件,其引擎基于動(dòng)態(tài)測(cè)試腳本執(zhí)行,這種基礎(chǔ)架構(gòu)便于輕松、直接配置測(cè)試序列,無(wú)需關(guān)心如何遠(yuǎn)程控制儀器的特定知識(shí),只需配置所要測(cè)試的項(xiàng)目及試驗(yàn)等級(jí),具備很高的靈活性。

軟件為用戶提供符合標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試模版,可進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)獲取、波形編輯、配置導(dǎo)入導(dǎo)出、報(bào)告查看等等,實(shí)現(xiàn)復(fù)雜測(cè)試的自動(dòng)化。

核心功能

  • 閉環(huán)動(dòng)態(tài)測(cè)試

    閉環(huán)動(dòng)態(tài)測(cè)試

    集成實(shí)時(shí)監(jiān)控與動(dòng)態(tài)反饋機(jī)制

  • 高低壓疊加紋波測(cè)試

    高低壓疊加紋波測(cè)試

    遵照標(biāo)準(zhǔn)校驗(yàn)要求(含紋波Upp、Ipp監(jiān)控)

  • 電源與功放架構(gòu)

    電源與功放架構(gòu)

    兼容雙極性電源與功放架構(gòu)方案

VectWorks測(cè)試報(bào)告
VectWorks測(cè)試報(bào)告

七、總結(jié)

1. 測(cè)試方法演進(jìn)

從傳統(tǒng)的"開(kāi)環(huán)注入"(如ISO 16750-2:2012)升級(jí)為"閉環(huán)控制"(如ISO 16750-2:2023),通過(guò)"參考測(cè)試(預(yù)掃描UR值)"確保DUT端實(shí)際電壓達(dá)標(biāo),避免電源內(nèi)阻影響,提高測(cè)試準(zhǔn)確性和可靠性。

2. 頻率覆蓋擴(kuò)展

隨著新能源汽車的普及,測(cè)試頻率范圍從傳統(tǒng)的30kHz以下擴(kuò)展至200kHz,覆蓋了DC/DC轉(zhuǎn)換器、OBC等設(shè)備的高頻開(kāi)關(guān)紋波,確保電子設(shè)備在新能源汽車環(huán)境下的可靠性。

3. 限值劃分優(yōu)化

采用分段限值,低頻段(10Hz-30kHz)主要模擬傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)或DC/DC轉(zhuǎn)換器的低頻紋波;高頻段(30kHz~200kHz)主要模擬新能源汽車設(shè)備的高頻開(kāi)關(guān)紋波,限值更為嚴(yán)格,避免對(duì)高頻通信設(shè)備干擾。

4. 測(cè)試嚴(yán)謹(jǐn)性提升

新增參考測(cè)試(預(yù)掃描UR值),確保DUT端實(shí)際電壓達(dá)標(biāo);試驗(yàn)前后測(cè)量DUT阻抗,確保測(cè)試過(guò)程中DUT未受損;功能狀態(tài)要求明確,確保測(cè)試結(jié)果的可靠性。

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